Implementación y desarrollo de plataforma tipo gimbal para pruebas de control de drones de mediana potencia.

Abstract

El siguiente trabajo presenta el desarrollo de un cuadricóptero que puede ser acoplado a una plataforma de pruebas en forma de gimball. Dicha plataforma presenta 3 grados de libertad, los cuales corresponden a los ángulos de vuelo (roll, pitch, yaw) así como también esta plataforma posee la capacidad de medir el rendimiento del comportamiento del vehículo abordo por medio de encoders rotativos incrementales. Para lograr esto, lo primero que se realizó fue el diseño de un marco para el dron el cual fue diseñado en el software CAD de Autodesk Inventor. A lo largo del proyecto se realizaron 3 iteraciones para este diseño. En cada una de esas iteraciones se consideraron los límites físicos de la estructura, el tamaño de los motores sin escobillas que se utilizaron, los cuales fueron los Hitec de 390Kv y las hélices para dichos motores fueron de 8 pulgadas de largo (8045). La iteración final de este diseño corresponde al marco del dron F366, el cual tiene una dimensión longitudinal entre los ejes del motor de 36.6 centímetros. Cabe mencionar que, los 4 brazos del dron fueron fabricados por medio de impresión 3D con plástico ABS y las bases superior e inferior fueron fabricadas en acrílico. Por medio de un experimento se determinó que la fuerza de empuje de los motores brushless con la hélice de 8 pulgadas fue de 261 gramos(fuerza). Se logró encontrar que el controlador de vuelo automático Pixhawk 1, fue adecuado para la aplicación principal de este proyecto, ya que permitía su programación en un herramienta de Matlab/Simulink, la cual permitió de manera rápida y eficiente el cambio de velocidad de los motores y la implementación de controladores dentro de la plataforma. Por último se realizó el análisis de esfuerzos tanto teóricamente como por medio de simulaciones, únicamente para las piezas impresas en 3D. Con los resultados obtenidos de dichos análisis se obtuvo un factor de seguridad para los brazos en ABS de aproximadamente 11. Por lo tanto, se concluye que se logró adaptar un controlador de vuelo comercial abordo de un marco acorde a la plataforma. (A)